(一)发病原因
1.继发性胆总管结石 形状、大小、性状基本上与同存的胆囊结石相同或相似。数量多少不一，可为单发或多发，若胆囊内多发结石的直径较小、并有胆囊管明显扩张者，结石可以大量进入胆总管、肝总管或左右肝管。
2.原发性胆总管结石 是发生在胆总管的原发性胆管结石，病因和形成机制尚未完全明了。目前研究结果认为这种结石的生成与胆道感染、胆汁淤滞、胆道寄生虫病有密切关系。结石外观多呈棕黑色、质软、易碎、形状各异、大小及数目不一。有的状如细沙或不成形的泥样，故有“泥沙样结石”之称。这种结石的组成是以胆红素钙为主的色素性结石。经分析其主要成分为胆红素、胆绿素和少量胆固醇以及钙、钠、钾、磷、镁等矿物质和多种微量元素。在矿物质中以钙离子的含量最高并易与胆红素结合成胆红素钙。此外尚有多种蛋白质及黏蛋白构成网状支架。有的在显微镜下可见寄生虫的壳皮、虫卵和细菌聚集等。
(二)发病机制
本症可能引起的病理变化基本上决定于两个因素：①梗阻是否完全：视结石的大小和部位而有不同，亦与胆总管括约肌的功能状态有关;②有无续发感染：常视结石的成因和性质而异，其炎症的范围和严重性亦有甚大差别。
由结石而引起的胆总管阻塞通常是不完全或间歇性的，因结石在胆道内可以移动或滑动;但有时也可造成完全性的急性梗阻。自胆囊进入胆总管的继发性结石虽然体积较小，但所引起的梗阻常呈急性，特别是当结石嵌顿在壶腹部时，可能造成一时性的完全梗阻。相反，如为胆总管原发性结石，因系逐渐长大，后期虽可至巨大的程度，但因胆总管可有相应的代偿性扩张，一般不致引起完全梗阻，有时甚至可以完全没有梗阻症状，这与结石所处的部位有关，若位于胆总管中段的结石一般仅有不完全梗阻，但嵌顿在壶腹部或阻塞在肝管内的结石有时可引起完全性梗阻。
结石阻塞胆总管后，胆汁的排出首先将受到障碍，于是已经通过肝细胞泌入的胆红素将重新回入血液中，形成阻塞性黄疸。如阻塞是属完全性或长期性，则由于胆道内的压力增高，不仅胆总管有增厚扩大，并将进一步影响胆汁分泌，造成肝细胞之损害。长时期的胆道阻塞也可以使肝内的毛细胆管发生扩张，肝细胞发生坏死，胆管周围有纤维组织增生，形成胆汁性肝硬化。有阻塞性黄疸时由于肠内缺乏胆汁，影响维生素K的吸收，且因肝细胞之损害致凝血酶原的制造减少，结果造成凝血酶原时间延长容易发生出血现象。胆汁之分泌作用停止后，滞留在胆管内的胆汁和胆色素也会被吸收而代之以胆管黏膜之透明黏液性分泌，称为“白胆汁”。
此外，胆总管阻塞后由于胆汁滞留，在阻塞部位以上的胆总管内极易发生继发性感染。当然感染的来源不仅是胆汁，与结石的成分和性质亦有关。例如继胆道寄生虫病而形成的结石多数含有细菌，它本身就有感染的因素。感染的范围和严重性亦有甚大差别，它可以仅限于胆总管，形成一般的急性胆管炎;也可以上升而累及肝内毛细胆管和肝组织，形成毛细胆管炎、肝炎甚至肝脓肿;或者如结石嵌顿在壶腹部者，由于共同通路的阻塞而激发急性胰腺炎。感染的程度取决于病程的长短和胆道有否梗阻及程度。一般早期感染较轻，而当胆石的阻塞与胆管黏膜的炎症水肿相互作用，导致胆总管之急性完全性阻塞时，阻塞部位以上的胆管中的脓液和细菌毒素将被迅速吸收入血液循环(所谓胆血反流)，导致所谓的急性梗阻性化脓性胆管炎，患者可因严重的中毒性休克而死亡。偶尔，胆总管结石并发感染后还可以导致胆管穿孔发生胆汁性腹膜炎。